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EP2976572A1 - Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine comportant une paroi annulaire a profil interne convergent - Google Patents

Systeme d'injection pour chambre de combustion de turbomachine comportant une paroi annulaire a profil interne convergent

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Publication number
EP2976572A1
EP2976572A1 EP14715370.4A EP14715370A EP2976572A1 EP 2976572 A1 EP2976572 A1 EP 2976572A1 EP 14715370 A EP14715370 A EP 14715370A EP 2976572 A1 EP2976572 A1 EP 2976572A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection system
annular
injector
fuel
central
Prior art date
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Granted
Application number
EP14715370.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2976572B1 (fr
Inventor
Matthieu François RULLAUD
Didier Hernandez
Christian GUIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA, SNECMA SAS filed Critical Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Publication of EP2976572A1 publication Critical patent/EP2976572A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2976572B1 publication Critical patent/EP2976572B1/fr
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Definitions

  • the present invention relates to the field of combustion chambers of turbomachines, and more particularly to the field of air and fuel injection systems in these combustion chambers.
  • the invention applies to all types of land or aeronautical turbomachines, and in particular to aircraft turbomachines such as turbojets and turboprops.
  • the invention relates to injection systems with a dual fuel injection circuit, which comprise a central injector, commonly called a pilot injector, delivering an optimized permanent fuel flow for low speeds, as well as a peripheral annular injector. , also called main injector, which delivers an optimized intermittent fuel flow for high speeds, this peripheral injector being for example of the type commonly called multipoint.
  • a central injector commonly called a pilot injector
  • main injector which delivers an optimized intermittent fuel flow for high speeds
  • this peripheral injector being for example of the type commonly called multipoint.
  • FIG. 1 illustrates an example of an annular combustion chamber 10 of a so-called staged turbomachine.
  • the annular combustion chamber 10 usually comprises two annular walls, respectively internal 12 and external 14, which delimit it and which are connected upstream to an annular bottom wall of chamber 16, and downstream respectively to an outer casing 18 of the turbomachine and to an inner ferrule 20 connected to a diffuser 22 arranged upstream of the combustion chamber 10 and intended to diffuse in this combustion chamber the compressed air coming from a compressor of the turbomachine (not visible in FIG. 1), in a well known manner.
  • the chamber bottom 16 generally comprises orifices regularly distributed around the axis of the chamber and in which are mounted air and fuel injection systems 24, each intended to produce a flame in the combustion chamber 10 .
  • the injection systems 24 of the combustion chamber 10 shown in FIG. 1 are of the type comprising a central injector, also called a pilot injector, and a peripheral annular injector, also called a main injector, the latter here being of the multipoint type. .
  • the central fuel injector 26 is formed of a nozzle opening onto a central axis 28 of the system. which constitutes substantially an axis of symmetry for the parts of revolution constituting the injection system 24.
  • This central injector 26 is usually associated with two air intake channels, among which an internal channel 29 into which the central injector 26 opens out so that the fuel sprayed by this central injector 26 can be immediately mixed with the air. admitted in this channel, and an outer annular channel 30 which opens downstream into the injection system 24 to allow a subsequent enrichment in air of the mixture of air and fuel.
  • the two air intake ducts 29 and 30 above are generally traversed by oblique fins 32 and 34 intended to print to the flow of air passing through them. gyration movement about the central axis 28 of the injection system 24 to promote the homogenization of the mixture of air and fuel in the injection system.
  • Each of the two aforementioned inlet channels 29 and 30 is thus commonly called a swirler, and is generally delimited externally by an annular wall 36, respectively 38, with a convergent-divergent internal profile, sometimes called a venturi, designed in particular to prevent the rising of flame in the injection system 24 by inducing an acceleration of the flow in the downstream vicinity of the nose of the fuel injector.
  • the two air intake ducts 29 and 30, and the annular walls 36 and 38 defining them, extend substantially along the axis 28 of the injection system.
  • the central fuel injector 26 is usually supplied by a conduit 40 partially housed in an arm 42 carried by the outer casing 18 of the combustion chamber 10 (see Figure 1).
  • peripheral or multipoint fuel injector 43 is formed of an annular row of fuel ejection orifices 44 which are for example formed in a frustoconical upstream portion 46 of the wall 38 delimiting the external annular passageway 30 ( see Figure 2).
  • the fuel ejection ports 44 of the peripheral injector 43 communicate with an annular distribution cavity 48, supplied with fuel via a pipe 50 partially housed in the arm 42, and these fuel ejection orifices.
  • the aforementioned annular air inlet space 53 is traversed by oblique fins 54 intended to print a flow of air around the central axis 28 of the injection system 24 to the flow of air passing through them.
  • the annular peripheral channel 52 is delimited internally by the annular wall 38 and externally by a bowl 56 flared downstream and carrying means 58 allowing the injection system 24 to be mounted in the bottom 16 of the combustion chamber 10.
  • the annular air inlet space 53 has a frustoconical shape and is internally delimited by the frustoconical portion 46 of the annular wall 38 so as to have a radially facing opening outside.
  • the fuel enters the peripheral annular channel 52 through the fuel ejection ports 44 of the peripheral injector 43 and this fuel then meets the flow of air flowing in the channel 52, which promotes atomization of this fuel, that is to say the spraying of this fuel in the form of fine droplets.
  • the central or pilot injector 26 delivers a fuel flow that is substantially constant at all operating modes of the combustion chamber and is optimized for low speeds, while the peripheral or main injector 43 delivers at high speed a high fuel flow that is optimized for this type of regime, and not does not deliver fuel at low speeds.
  • a pilot combustion zone P producing a fuel-rich flame due to a low airflow
  • a M multipoint combustion zone producing a low fuel flame due to a high air flow.
  • Combustion chambers equipped with injection systems of the type described above nevertheless have at relatively low levels relatively high levels of emission of certain pollutants, such as for example carbon monoxide or hydrocarbons.
  • the emission levels of pollutants depend on the quality of fuel combustion in these combustion chambers, and therefore in particular on the quality of the atomization and the evaporation of the fuel coming from the injectors of the systems. injection, and the presence of recirculation zones to control the mixture of air and fuel in the combustion chamber.
  • Dual fuel injection circuitry is desirable at low operating speeds to further reduce emission levels of environmentally harmful substances such as nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons.
  • the object of the invention is to remedy at least partially the needs mentioned above and the drawbacks relating to the embodiments of the prior art.
  • the invention aims in particular to allow better control of the interference between the pilot and multipoint combustion zones in order to have a pilot combustion zone that is sufficiently distinct from the multipoint combustion zone, and to obtain atomization and rapid evaporation of fuel coming only at low operating speed, the pilot injector.
  • the invention thus has, according to one of its aspects, an air and fuel injection system for an annular turbomachine combustion chamber bottom, comprising:
  • At least two fuel injection devices among which a central injector and a peripheral annular injector arranged around said central injector, and
  • an internal annular air intake channel into which the central injector opens to allow mixing between the fuel from the central injector and the air admitted into the internal annular channel, and at least one external annular channel; for admitting air to this mixture and stabilizing the pilot combustion zone,
  • the inner annular channel and said at least one outer annular channel are separated by an intermediate annular wall extending around the central injector and having a convergent inner profile.
  • the invention it may be possible to obtain a more homogeneous carburation of the core of the pilot combustion zone and a gain on the control of atomization and evaporation of the fuel from the pilot injector.
  • a convergent air film can thus be formed around the pilot injector to allow "guiding" the flow of fuel from the pilot injector mainly to the pilot combustion zone and not to the periphery thereof, to the interface with the multipoint combustion zone.
  • This better control of the fuel combustion from the pilot injector can prevent the freezing of chemical reactions by a high air flow of the multi-point combustion zone and reduce emissions of pollutants at low combustion rates .
  • upstream and downstream are to be considered with respect to a main direction F of normal flow of air and fuel (from upstream to downstream) for an injection system.
  • the names “external profile” and “internal profile” are respectively in association with a profile which is directed away from the central axis of the injection system and a profile which is directed towards the central axis of the injection system. injection system.
  • the terms “converge” and “diverge” are respectively related to a direction in relation to a given flow and a direction away from the flow in question.
  • the injection system according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics taken separately or in any possible technical combinations.
  • the peripheral annular injector may be of the type commonly called multipoint.
  • the injection system according to the invention may comprise a plurality of external annular air intake channels, in particular at least two channels. external rings, or at least three or even at least four external annular channels.
  • the outer annular channels may be superimposed radially to each other, and may be superimposed radially to the inner annular channel.
  • the intermediate annular wall extends between the inner annular channel and the outer annular channel closest to the central axis of the injection system.
  • the intermediate annular wall advantageously has an inner profile which converges towards the central axis of the injection system.
  • convergent internal profile it should be understood that the internal profile of the intermediate annular wall is exclusively convergent.
  • the case of an internal profile diverging with respect to the central axis of the injection system for example a convergent-divergent internal profile, is excluded.
  • the intermediate annular wall may have a truncated collar at its end near the nose of the central injector.
  • the intermediate annular wall may in particular have an internal profile which converges towards the central axis of the injection system so that the flow of fuel sprayed by the central injector and the outgoing air flow of the internal annular channel are substantially perpendicular.
  • the orientation of the intermediate annular wall to allow an air flow substantially perpendicular to the fuel injection can promote the atomization and evaporation of the fuel.
  • the transport of the fuel droplets, sprayed at the outlet of the pilot injector is then imposed by the air flow of the inner annular channel along the central axis of the injection system, and no longer by the centrifugation effect. , and thus the fuel can move away from the multi-point combustion zone allowing a better distribution of the fuel in the pilot combustion zone.
  • the inner annular channel is not able to generate a gyration movement (or "swirl" in English).
  • the internal annular channel is not twisted to allow such a gyration movement, that is to say that the inner annular channel is free of twisting to generate a gyration movement.
  • the absence of such a gyration movement at the inner annular channel avoids a sudden burst of air flow that could lead to a fuel transport to the multi-point combustion zone.
  • the intermediate annular wall may comprise a first upstream portion extending substantially along the central axis of the injection system and a second downstream portion converging towards the central axis of the injection system.
  • the length of the intermediate annular wall, and in particular the length of the first portion and / or of the second portion, may be chosen so as to be sufficient to allow the guiding of the air flow towards the nose of the injector central.
  • the orientation of the second portion of the intermediate annular wall towards the central axis of the injection system may be substantially the same as the orientation of the nose of the central injector.
  • the intermediate annular wall may extend along the central axis around the central injector and may be substantially interrupted in superposition with the nose of the central injector.
  • the intermediate annular wall may end in the same plane as that containing the nose of the central injector, this plane being substantially perpendicular to the central axis of the injection system.
  • the injection of air from the inner annular channel directly to the nose of the central injector, through the convergent inner profile of the intermediate annular wall, can prevent the rise of flame, and thus advance the nose of the injector towards the pilot combustion zone by benefiting from the best distinction between pilot and multipoint combustion zones.
  • the presence of a wall with a convergent-divergent internal profile forming a venturi may then no longer be necessary.
  • the presence of such a convergent-divergent inner profile forming a venturi wall, then located in particular downstream of the intermediate annular wall may, where appropriate, make it possible to further improve the backflow prevention, as well as the homogenization between air and fuel.
  • Said at least one outer annular channel may be adapted to be traversed by fins, in particular oblique fins, intended to print the flow of air passing therethrough a gyration movement around the central axis of the injection system.
  • the fins can be chosen so as to generate a slight movement of gyration.
  • said at least one outer annular channel may be able to generate a gyration movement.
  • Such a turning movement, generated in said at least one outer annular channel by the presence of the fins, can make it possible to generate at least one recirculation zone, in particular a recirculation zone upstream of the pilot combustion zone and a recirculation zone. downstream of the pilot combustion zone, around the pilot combustion zone formed by the central injector. Said at least one recirculation zone may allow a stabilization of the flame generated in the pilot combustion zone.
  • Said at least one recirculation zone in particular the recirculation zone located downstream of the pilot combustion zone, can also allow complete combustion of the pilot combustion zone.
  • the aerodynamic structure and said at least one recirculation zone around the pilot combustion zone can be controlled by the presence of said external annular air intake channel.
  • Said at least one outer annular channel may be delimited externally by an annular wall, in particular an annular wall with a convergent-divergent internal profile, in an upstream portion of which are provided fuel ejection orifices forming the peripheral annular injector.
  • These fuel ejection ports may open into a peripheral annular channel provided with an annular inlet space of an air flow for mixing in the peripheral annular channel with fuel from the peripheral annular injector.
  • This annular wall may have a portion of convergent internal profile, oriented towards the central axis of the injection system. This internal profile portion convergent can be superimposed on the second convergent downstream portion of the intermediate annular wall. This portion of internal profile converge and the second convergent downstream portion of the intermediate annular wall may be oriented towards the central axis of the injection system extending substantially parallel to each other.
  • the annular air inlet space may be traversed by fins for printing the flow of air through a gyrating movement around the central axis of the injection system.
  • the invention further relates, in another of its aspects, an annular combustion chamber for a turbomachine, characterized in that it comprises at least one injection system as defined above.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a turbomachine, characterized in that it comprises an annular combustion chamber as defined above.
  • the annular combustion chamber and the turbomachine according to the invention may comprise any of the previously mentioned characteristics, taken separately or in any technically possible combination with other characteristics.
  • FIG. 1 is a half-view, in axial section, of an annular turbomachine combustion chamber comprising injection systems according to the prior art
  • FIG. 2 is a view, in axial section, on a larger scale illustrating an injection system for the combustion chamber of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view, in axial section, of an example of an injection system according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the pilot zone of the injection system of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a view, in axial section, illustrating the formation of recirculation zones, in particular between the pilot combustion zone and the multipoint combustion zone, obtained by the injection system of FIG. 3, and
  • FIG. 6 is a view, in axial section, of another example of an injection system according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 relating to an annular combustion chamber 10 of a turbomachine comprising injection systems 24 according to the prior art, have already been described previously.
  • FIGS. 3 to 5 there is shown a first example of an injection system 24 according to the invention.
  • FIGS. 3 and 4 are respectively views in axial section and in perspective of the injection system 24, and
  • FIG. 5 illustrates the formation of recirculation zones between the pilot combustion zone and the multipoint combustion zone obtained thanks to the injection system. injection 24.
  • Such an injection system 24 may be intended to equip an annular combustion chamber 10 of a turbomachine, in particular such as that described above with reference to FIGS. 1 and 2, and be of a type similar to the injection system 24 of FIGS. 1 and 2. Also, only the elements specific to the injection system 24 according to the invention are described below and reference can be made to the foregoing description with regard to elements similar to those of FIGS. 1 and 2.
  • the air and fuel injection system 24 comprises a central injector 26 provided with a nose 26a for spraying a flow of fuel C, and a peripheral annular injector 43 is arranged around the central injector 26.
  • the peripheral annular injector 43 is in particular a multipoint type injector.
  • the injection system 24 further comprises an internal annular channel 71 for the admission of air into which the central injector 26 opens to allow mixing between the fuel C coming from the central injector 26 and the air flow Al admitted in the inner annular channel 71 to avoid excessive centrifugation of the fuel droplets, and also an external annular air intake channel 30, generating a gyration movement unlike the inner annular channel 71, to allow enrichment subsequent air to this mixture and stabilize the pilot combustion zone P, as well as to control the aerodynamic structures of the pilot combustion zone P whose ZR am recirculation zones have and ZR ava i described later with reference to Figure 5 .
  • the inner annular channel 71 and the outer annular channel 30 are separated by an intermediate annular wall 70 which extends around the central injector 26 and which has a convergent inner profile 70a.
  • the intermediate annular wall 70 comprises a first upstream portion li which extends substantially rectilinearly along the central axis 28 of the injection system 24, around the central injector 26, and a second downstream portion l 2 which converges towards the central axis 28 of the injection system 24.
  • the intermediate annular wall 70 further extends along the central axis 28 around the central injector 26 and then stops substantially in superposition with the nose 26a of the central injector 26, so that the flow of air A1 from the inner annular channel 71 and the flow of fuel C from the nose 26a of the central injector 26 are found mixed with each other in a high gradient area to improve the spray.
  • the intermediate annular wall 70 also has a convergent external profile 70b, facing a diverging portion of the annular wall 38.
  • the orientation of the intermediate annular wall 70 having an internal profile 70a converging towards the central axis 28 of the injection system 24 can make it possible to obtain an injection of the fuel C substantially perpendicularly to the air flow Al coming from the inner annular channel 71.
  • the injection of the fuel C substantially perpendicularly to the air flow Al can impose the direction of transport of the fuel droplets C along the central axis 28 to the pilot combustion zone P.
  • the fuel flow C is thus remote from the multipoint combustion zone M to better feed the pilot combustion zone P.
  • FIG. 5 illustrates the distinction obtained between the pilot combustion zone P and the multipoint combustion zone M. Moreover, as can be seen in FIG. 3, the fuel flow C is then remote from the air flow. A2 from the peripheral annular channel 52 (also called the main swirler).
  • the stabilization of the flame at the level of the pilot combustion zone P may necessitate the presence of a recirculation zone ZR am having, near the nose 26a of the central injector. 26, and a recirculation zone ZR ava i, located downstream of the pilot combustion zone P.
  • the recirculation zone ZR ZR am have or Ava I may for example be generated by the turning movement of the intermediate obtained tendrils (external channel 30) and main (peripheral channel 52) which may be provided with oblique vanes 34 and 54 such as previously described.
  • the aerodynamic structure and the recirculation zones ZR amon t and ZR ava i around the pilot combustion zone P can be controlled by the presence of the external air intake channel 30.
  • a convergent air film in the pilot zone of the injection system 24, obtained by the presence of the intermediate annular wall 70 with a convergent internal profile 70a, can make it possible to obtain a flame in the zone pilot combustion P sufficiently distinct from the main flow of the multipoint combustion zone M to prevent freezing of the combustion reactions of the pilot flame, and a supply of fuel from the central injector 26 fast with optimized atomization and evaporation . In this way, it may be possible to significantly improve the fuel combustion and thus further reduce the level of emission of substances harmful to the environment.
  • FIG. 6 there is shown a second example of an injection system 24 according to the invention.
  • the injection system 24 of FIG. 6 comprises two external annular air intake channels 30a and 30b radially superimposed on one another. to the other.
  • Each external annular channel 30a, 30b is traversed respectively by oblique fins 34a, 34b, intended to print the flow of air therethrough a gyration movement about the central axis 28 of the injection system 24.
  • This movement of gyration can promote the appearance of recirculation zones ZR am and ZRavai, as described above.
  • the inner annular channel 71 is not able to generate a gyration movement.
  • the intermediate annular wall 70 further comprises a first upstream portion li which extends substantially rectilinearly about the central axis 28 of the injection system 24, around the central injector 26, and a second downstream portion l 2 which converges towards the central axis 28 of the injection system 24.
  • intermediate annular wall 70 extends along the central axis 28 around the central injector 26 and then stops substantially in superposition with the nose 26a of the central injector 26, as described above.
  • annular wall 36 with a convergent-divergent internal profile, or even a venturi 36 may make it possible to further improve the effect obtained by the intermediate annular wall 70 for avoiding the upwelling in the cooling system. injection 24.

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Abstract

L'objet principal de l'invention est un système d'injection d'air et de carburant (24) pour fond de chambre annulaire de combustion (10) de turbomachine, comportant au moins deux dispositifs d'injection de carburant parmi lesquels un injecteur central (26) et un injecteur annulaire périphérique (43) agencé autour dudit injecteur central (26), et un canal annulaire interne (71) d'admission d'air dans lequel débouche l'injecteur central (26) pour permettre un mélange entre le carburant provenant de l'injecteur central (26) et l'air admis dans le canal annulaire interne (71), et au moins un canal annulaire externe (30; 30a, 30b) d'admission d'air pour permettre un enrichissement en air de ce mélange et la stabilisation de la zone de combustion pilote (P). Le canal annulaire interne (71) et ledit au moins un canal annulaire externe (30; 30a, 30b) sont séparés par une paroi annulaire intermédiaire (70) s'étendant autour de l'injecteur central (26) et présentant un profil interne (70a) convergent. Le canal annulaire interne (71) est dépourvu de vrille permettant de générer un mouvement de giration.

Description

SYSTEME D'INJECTION POUR CHAMBRE DE COMBUSTION DE TURBOMACHINE COMPORTANT UNE PAROI ANNULAIRE A PROFIL INTERNE CONVERGENT
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des chambres de combustion des turbomachines, et plus particulièrement au domaine des systèmes d'injection d'air et de carburant dans ces chambres de combustion.
L'invention s'applique à tout type de turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment aux turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs.
L'invention concerne plus précisément les systèmes d'injection à double circuit d'injection de carburant, qui comportent un injecteur central, couramment appelé injecteur pilote, délivrant un débit de carburant permanent optimisé pour les bas régimes, ainsi qu'un injecteur annulaire périphérique, encore appelé injecteur principal, qui délivre un débit de carburant intermittent optimisé pour les hauts régimes, cet injecteur périphérique étant par exemple du type couramment appelé multipoint.
Ces systèmes d'injection ont été développés pour permettre aux chambres de combustion de fonctionner avec un mélange d'air et de carburant appauvri en carburant (on parle couramment de chambres de combustion à combustion pauvre étagée), et plus généralement pour une meilleure adaptation de l'injection d'air et de carburant aux différents régimes de fonctionnement des chambres de combustion, afin de réduire leur consommation en carburant et leur émission de polluants tels que les oxydes d'azote et les fumées, et de satisfaire ainsi aux normes réglementaires concernant les émissions polluantes produites à forte puissance.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
On connaît déjà des systèmes d'injection du type précité dans l'art antérieur, notamment de par la demande de brevet français FR 2 958 015 Al. La figure 1 illustre un exemple de chambre annulaire de combustion 10 de turbomachine dite pauvre étagée. La chambre annulaire de combustion 10 comporte habituellement deux parois annulaires, respectivement interne 12 et externe 14, qui la délimitent et qui sont raccordées en amont à une paroi annulaire de fond de chambre 16, et en aval respectivement à un carter externe 18 de la turbomachine et à une virole interne 20 reliée à un diffuseur 22 agencé en amont de la chambre de combustion 10 et destiné à diffuser dans cette chambre de combustion l'air comprimé provenant d'un compresseur de la turbomachine (non visible sur la figure 1), de manière bien connue.
Le fond de chambre 16 comporte en général des orifices régulièrement répartis autour de l'axe de la chambre et dans lesquels sont montés des systèmes d'injection d'air et de carburant 24, chacun destiné à produire une flamme dans la chambre de combustion 10.
Les systèmes d'injection 24 de la chambre de combustion 10 représentée sur la figure 1 sont du type comportant un injecteur central, appelé aussi injecteur pilote, ainsi qu'un injecteur annulaire périphérique, appelé aussi injecteur principal, ce dernier étant ici du type multipoint.
Comme le montre plus précisément la figure 2 qui est une vue à plus grande échelle du système d'injection 24 représenté sur la figure 1, l'injecteur de carburant central 26 est formé d'une buse débouchant sur un axe central 28 du système, qui constitue sensiblement un axe de symétrie pour les pièces de révolution composant le système d'injection 24.
Cet injecteur central 26 est habituellement associé à deux canaux d'admission d'air, parmi lesquels un canal interne 29 dans lequel débouche l'injecteur central 26 de sorte que le carburant pulvérisé par cet injecteur central 26 puisse être immédiatement mélangé à l'air admis dans ce canal, et un canal annulaire externe 30 qui débouche en aval dans le système d'injection 24 pour permettre un enrichissement ultérieur en air du mélange d'air et de carburant.
Les deux canaux d'admission d'air 29 et 30 précités sont en général traversés par des ailettes obliques 32 et 34 destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central 28 du système d'injection 24 pour favoriser l'homogénéisation du mélange d'air et de carburant dans le système d'injection.
Chacun des deux canaux d'admission 29 et 30 précités est ainsi couramment appelé vrille, et est en général délimité extérieurement par une paroi annulaire 36, respectivement 38, à profil interne convergent-divergent, parfois appelée venturi, destinée notamment à éviter les remontées de flamme dans le système d'injection 24 en induisant une accélération de l'écoulement au voisinage aval du nez de l'injecteur de carburant.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, les deux canaux d'admission d'air 29 et 30, ainsi que les parois annulaires 36 et 38 les délimitant, s'étendent sensiblement selon l'axe 28 du système d'injection.
L'injecteur de carburant central 26 est habituellement alimenté par un conduit 40 partiellement logé dans un bras 42 porté par le carter externe 18 de la chambre de combustion 10 (voir figure 1).
Par ailleurs, l'injecteur de carburant périphérique ou multipoint 43 est formé d'une rangée annulaire d'orifices d'éjection de carburant 44 qui sont par exemple ménagés dans une portion amont tronconique 46 de la paroi 38 délimitant le passage annulaire externe 30 (voir figure 2).
Les orifices d'éjection de carburant 44 de l'injecteur périphérique 43 communiquent avec une cavité annulaire de distribution 48, alimentée en carburant par un conduit 50 partiellement logé dans le bras 42, et ces orifices d'éjection de carburant
44 débouchent dans un canal annulaire périphérique 52 pourvu d'un espace annulaire 53 d'admission d'un flux d'air destiné à se mélanger dans ledit canal 52 à du carburant issu dudit injecteur périphérique 43.
L'espace annulaire d'admission d'air 53 précité est traversé par des ailettes obliques 54 destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central 28 du système d'injection 24.
Le canal annulaire périphérique 52 est délimité intérieurement par la paroi annulaire 38 et extérieurement par un bol 56 évasé vers l'aval et portant des moyens 58 permettant le montage du système d'injection 24 dans le fond 16 de la chambre de combustion 10.
Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, l'espace annulaire d'admission d'air 53 a une forme tronconique et est délimité intérieurement par la portion tronconique 46 de la paroi annulaire 38 de manière à présenter une ouverture tournée radialement vers l'extérieur.
En fonctionnement, le carburant pénètre dans le canal annulaire périphérique 52 par les orifices d'éjection de carburant 44 de l'injecteur périphérique 43 et ce carburant rencontre alors le flux d'air qui circule dans le canal 52, ce qui favorise l'atomisation de ce carburant, c'est-à-dire la pulvérisation de ce carburant sous forme de fines gouttelettes.
D'une manière générale, dans les systèmes d'injection comportant deux circuits d'injection de carburant, tels que par exemple le système d'injection 24 décrit ci- dessus, l'injecteur central ou pilote 26 délivre un débit de carburant qui est sensiblement permanent à tous les régimes de fonctionnement de la chambre de combustion et est optimisé pour les bas régimes, tandis que l'injecteur périphérique ou principal 43 délivre à fort régime un débit de carburant élevé qui est optimisé pour ce type de régime, et ne délivre pas de carburant à bas régime. Il est par conséquent possible d'avoir deux types de zone de combustion turbulente, comme l'illustre la figure 1 : une zone de combustion pilote P, produisant une flamme riche en carburant du fait d'un faible débit d'air, et une zone de combustion multipoint M, produisant une flamme pauvre en carburant du fait d'un fort débit d'air.
Les chambres de combustion équipées de systèmes d'injection du type décrit ci-dessus présentent néanmoins à bas régime des niveaux relativement élevés d'émission de certains polluants, tels que par exemple le monoxyde de carbone ou des hydrocarbures.
Les niveaux d'émission de polluants dépendent de la qualité de la combustion du carburant dans ces chambres de combustion, et donc notamment de la qualité de l'atomisation et de l'évaporation du carburant provenant des injecteurs des systèmes d'injection, ainsi que de la présence de zones de recirculation pour contrôler le mélange entre air et carburant dans la chambre de combustion.
Plus particulièrement, le cas des émissions de polluants à bas régime est examiné ici. A bas régime, par principe de fonctionnement, la flamme de la zone de combustion multipoint M est absente et seule la flamme de la zone de combustion pilote P est présente. Ainsi, comme l'illustre la figure 1, des gouttelettes de carburant 60 relativement grosses sont transportées rapidement, par centrifugation, depuis l'injecteur de carburant central 26 vers la zone de combustion multipoint M avec un fort débit d'air, ce qui conduit alors à l'obtention d'une mauvaise combustion du fait d'un figeage des réactions chimiques lorsque le carburant non consommé atteint la zone de combustion multipoint M avec un fort débit d'air, et ainsi à l'obtention d'émissions de polluants à bas régime. En référence à la figure 1, le figeage des réactions chimiques peut commencer dès que le carburant atteint l'interface entre la zone de combustion pilote P et la zone de combustion multipoint M. Par ailleurs, comme l'illustre la figure 1, le carburant est injecté depuis l'injecteur de carburant central 26 dans le sens des écoulements de flux d'air, ce qui réduit considérablement le niveau d'atomisation des gouttelettes 60 et leur évaporation.
Le figeage des réactions chimiques et l'injection du carburant dans le sens des écoulements de flux d'air constituent deux phénomènes de nature à réduire la qualité de la combustion dans la chambre de combustion à bas régime et donc de nature à accroître les niveaux d'émission de substances nocives pour l'environnement.
Il existe ainsi un besoin pour pouvoir conserver une zone de combustion pilote P qui soit suffisamment stable et donc turbulente, sans une trop grande interpénétration dans la zone de combustion multipoint M. En particulier, les gouttelettes 60 provenant de l'injecteur de carburant central 26 ne doivent pas être rapidement centrifugées sur la paroi annulaire 38 (voir figure 1) pour former un film de carburant pulvérisé dans la zone de cisaillement des écoulements des zones de combustion pilote P et multipoint M. En outre, à la différence de la configuration de la figure 1, il existe un besoin pour que la répartition du carburant dans la zone de combustion pilote P n'interfère pas avec la zone de combustion multipoint M. En effet, dans le cas de la figure 1 conforme à l'art antérieur, lorsqu'à bas régime seul l'injecteur central 26 délivre du carburant, les réactions chimiques sont rapidement figées par l'écoulement à fort débit d'air de la zone de combustion multipoint M.
D'une manière générale, une amélioration de la répartition du carburant dans la zone de combustion pilote ainsi qu'une amélioration de l'atomisation et de l'évaporation du carburant provenant de l'injecteur de carburant pilote dans un système d'injection à double circuit d'injection de carburant s'avère souhaitable à bas régime de fonctionnement, afin de réduire davantage les niveaux d'émission de substances nocives pour l'environnement telles que les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone et les hydrocarbures.
Par ailleurs, les documents WO 01/51787 Al, US 5,833,141 A et US 6,543,235 Bl décrivent diverses réalisations de l'art antérieur.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
L'invention vise notamment à permettre de mieux maîtriser l'interférence entre les zones de combustion pilote et multipoint afin de disposer d'une zone de combustion pilote qui soit suffisamment distincte de la zone de combustion multipoint, et d'obtenir une atomisation et une évaporation rapides du carburant provenant uniquement, à bas régime de fonctionnement, de l'injecteur pilote.
L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un système d'injection d'air et de carburant pour fond de chambre annulaire de combustion de turbomachine, comportant :
- au moins deux dispositifs d'injection de carburant parmi lesquels un injecteur central et un injecteur annulaire périphérique agencé autour dudit injecteur central, et
- un canal annulaire interne d'admission d'air dans lequel débouche l'injecteur central pour permettre un mélange entre le carburant provenant de l'injecteur central et l'air admis dans le canal annulaire interne, et au moins un canal annulaire externe d'admission d'air pour permettre un enrichissement en air de ce mélange et la stabilisation de la zone de combustion pilote,
caractérisé en ce que le canal annulaire interne et ledit au moins un canal annulaire externe sont séparés par une paroi annulaire intermédiaire s'étendant autour de l'injecteur central et présentant un profil interne convergent.
Grâce à l'invention, il peut être possible d'obtenir une carburation plus homogène du cœur de la zone de combustion pilote et un gain sur la maîtrise de l'atomisation et de l'évaporation du carburant provenant de l'injecteur pilote. Un film d'air convergent peut ainsi être formé autour de l'injecteur pilote pour permettre de « guider » le flux de carburant issu de l'injecteur pilote principalement vers la zone de combustion pilote et non à la périphérie de celle-ci, à l'interface avec la zone de combustion multipoint. Ce meilleur contrôle de la combustion du carburant provenant de l'injecteur pilote peut permettre d'éviter le figeage des réactions chimiques par un fort débit d'air de la zone de combustion multipoint et de réduire les émissions de substances polluantes aux bas régimes de combustion.
Dans toute la description, il est noté que les termes « amont » et « aval » sont à considérer par rapport à une direction principale F d'écoulement normal de l'air et du carburant (de l'amont vers l'aval) pour un système d'injection. Par ailleurs, les dénominations « profil externe » et « profil interne » sont respectivement en association avec un profil qui est dirigé à l'opposé de l'axe central du système d'injection et un profil qui est dirigé vers l'axe central du système d'injection. Enfin, les termes « convergent » et « divergent » sont respectivement en lien avec une orientation en rapprochement d'un flux considéré et une orientation en éloignement du flux considéré.
Le système d'injection selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.
L'injecteur annulaire périphérique peut être du type couramment appelé multipoint.
Le système d'injection selon l'invention peut comporter une pluralité de canaux annulaires externes d'admission d'air, notamment au moins deux canaux annulaires externes, voire au moins trois, voire encore au moins quatre canaux annulaires externes.
Les canaux annulaires externes peuvent être superposés radialement les uns aux autres, et peuvent être superposés radialement au canal annulaire interne.
La paroi annulaire intermédiaire s'étend entre le canal annulaire interne et le canal annulaire externe le plus proche de l'axe central du système d'injection.
La paroi annulaire intermédiaire présente avantageusement un profil interne qui converge vers l'axe central du système d'injection. Ainsi, par « profil interne convergent », il faut comprendre que le profil interne de la paroi annulaire intermédiaire est exclusivement convergent. En particulier, le cas d'un profil interne divergent par rapport à l'axe central du système d'injection, par exemple un profil interne convergent- divergent, est exclu. Autrement dit encore, la paroi annulaire intermédiaire peut présenter un col tronqué au niveau de son extrémité proche du nez de l'injecteur central.
La paroi annulaire intermédiaire peut en particulier présenter un profil interne qui converge vers l'axe central du système d'injection de sorte que l'écoulement de carburant pulvérisé par l'injecteur central et l'écoulement d'air sortant du canal annulaire interne soient sensiblement perpendiculaires. L'orientation de la paroi annulaire intermédiaire pour permettre un écoulement d'air sensiblement perpendiculaire à l'injection de carburant peut permettre de favoriser l'atomisation et l'évaporation du carburant. Le transport des gouttelettes de carburant, pulvérisées en sortie de l'injecteur pilote, est alors imposé par l'écoulement d'air du canal annulaire interne selon l'axe central du système d'injection, et non plus par l'effet de centrifugation, et donc le carburant peut s'éloigner de la zone de combustion multipoint permettant une meilleure répartition du carburant dans la zone de combustion pilote.
Avantageusement, le canal annulaire interne n'est pas apte à générer un mouvement de giration (ou « swirl » en anglais). Autrement dit, le canal annulaire interne n'est pas vrillé pour permettre un tel mouvement de giration, c'est-à-dire que le canal annulaire interne est dépourvu de vrille permettant de générer un mouvement de giration. L'absence d'un tel mouvement de giration au niveau du canal annulaire interne permet d'éviter un brusque éclatement de l'écoulement d'air qui pourrait conduire à un transport de carburant vers la zone de combustion multipoint.
La paroi annulaire intermédiaire peut comporter une première portion amont s'étendant sensiblement selon l'axe central du système d'injection et une deuxième portion aval convergente vers l'axe central du système d'injection. La longueur de la paroi annulaire intermédiaire, et notamment la longueur de la première portion et/ou de la deuxième portion, peut être choisie de sorte à être suffisante pour permettre le guidage de l'écoulement d'air vers le nez de l'injecteur central.
L'orientation de la deuxième portion de la paroi annulaire intermédiaire vers l'axe central du système d'injection peut être sensiblement la même que l'orientation du nez de l'injecteur central.
La paroi annulaire intermédiaire peut s'étendre le long de l'axe central autour de l'injecteur central et peut s'interrompre sensiblement en superposition avec le nez de l'injecteur central. Ainsi, la paroi annulaire intermédiaire peut se terminer dans le même plan que celui contenant le nez de l'injecteur central, ce plan étant sensiblement perpendiculaire à l'axe central du système d'injection.
L'injection d'air depuis le canal annulaire interne directement vers le nez de l'injecteur central, par le biais du profil interne convergent de la paroi annulaire intermédiaire, peut permettre d'empêcher des remontées de flamme, et ainsi d'avancer le nez de l'injecteur vers la zone de combustion pilote en bénéficiant de la meilleure distinction entre zones de combustion pilote et multipoint. La présence d'une paroi à profil interne convergent-divergent formant venturi peut alors ne plus être nécessaire. Toutefois, la présence d'une telle paroi à profil interne convergent-divergent formant venturi, située alors en particulier en aval de la paroi annulaire intermédiaire, peut le cas échéant permettre d'améliorer davantage l'empêchement de remontées de flamme, ainsi que l'homogénéisation entre air et carburant. En outre, la présence de plusieurs canaux annulaires externes vrillés, c'est-à-dire permettant de générer un mouvement de giration, peut permettre de mieux contrôler les recirculations entre les zones de combustion pilote et multipoint ou encore de favoriser le mélange entre air et carburant. Ledit au moins un canal annulaire externe peut être apte à être traversé par des ailettes, notamment des ailettes obliques, destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central du système d'injection. Les ailettes peuvent être choisies de sorte à générer un faible mouvement de giration. Autrement dit, à la différence du canal annulaire interne, ledit au moins un canal annulaire externe peut être apte à générer un mouvement de giration. L'introduction d'un tel mouvement de giration dans ledit au moins un canal annulaire externe peut permettre d'obtenir, le cas échéant, de meilleurs performances sur la combustion de carburant issu de l'injecteur central. Un tel mouvement de giration, généré dans ledit au moins un canal annulaire externe par la présence des ailettes, peut permettre de générer au moins une zone de recirculation, notamment une zone de recirculation en amont de la zone de combustion pilote et une zone de recirculation en aval de la zone de combustion pilote, autour de la zone de combustion pilote formée par l'injecteur central. Ladite au moins une zone de recirculation peut permettre une stabilisation de la flamme générée dans la zone de combustion pilote.
Ladite au moins une zone de recirculation, notamment la zone de recirculation située en aval de la zone de combustion pilote, peut de plus permettre une combustion complète de la zone de combustion pilote.
La structure aérodynamique et ladite au moins une zone de recirculation autour de la zone de combustion pilote peuvent être maîtrisées par la présence dudit canal annulaire externe d'admission d'air.
Ledit au moins un canal annulaire externe peut être délimité extérieurement par une paroi annulaire, notamment une paroi annulaire à profil interne convergent- divergent, dans une portion amont de laquelle sont ménagés des orifices d'éjection de carburant formant l'injecteur annulaire périphérique. Ces orifices d'éjection de carburant peuvent déboucher dans un canal annulaire périphérique pourvu d'un espace annulaire d'admission d'un flux d'air destiné à se mélanger dans le canal annulaire périphérique avec du carburant issu de l'injecteur annulaire périphérique.
Cette paroi annulaire peut présenter une portion de profil interne convergent, orientée vers l'axe central du système d'injection. Cette portion de profil interne convergent peut être superposée à la deuxième portion aval convergente de la paroi annulaire intermédiaire. Cette portion de profil interne convergent et la deuxième portion aval convergente de la paroi annulaire intermédiaire peuvent être orientées vers l'axe central du système d'injection en s'étendant sensiblement parallèlement entre elles.
L'espace annulaire d'admission d'air peut être traversé par des ailettes destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central du système d'injection.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une chambre annulaire de combustion pour turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système d'injection tel que défini précédemment.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre annulaire de combustion telle que définie précédemment.
La chambre annulaire de combustion et la turbomachine selon l'invention peuvent comporter l'une quelconque des caractéristiques précédemment énoncées, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles avec d'autres caractéristiques.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est une demi-vue, en coupe axiale, d'une chambre annulaire de combustion de turbomachine comportant des systèmes d'injection selon l'art antérieur,
- la figure 2 est une vue, en coupe axiale, à plus grande échelle illustrant un système d'injection de la chambre de combustion de la figure 1,
- la figure 3 est une vue, en coupe axiale, d'un exemple de système d'injection conforme à l'invention,
- la figure 4 est une vue, en perspective, de la zone pilote du système d'injection de la figure 3, - la figure 5 est une vue, en coupe axiale, illustrant la formation de zones de recirculation, notamment entre la zone de combustion pilote et la zone de combustion multipoint, obtenues par le système d'injection de la figure 3, et
- la figure 6 est une vue, en coupe axiale, d'un autre exemple de système d'injection conforme à l'invention.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Les figures 1 et 2, relatives à une chambre annulaire de combustion 10 de turbomachine comportant des systèmes d'injection 24 selon l'art antérieur, ont déjà été décrites précédemment.
En référence aux figures 3 à 5, on a représenté un premier exemple de système d'injection 24 conforme à l'invention. Les figures 3 et 4 sont respectivement des vues en coupe axiale et en perspective du système d'injection 24, et la figure 5 illustre la formation de zones de recirculation entre la zone de combustion pilote et la zone de combustion multipoint obtenues grâce au système d'injection 24.
Un tel système d'injection 24 peut être destiné à équiper une chambre annulaire de combustion 10 de turbomachine, notamment telle que celle décrite précédemment en référence aux figures 1 et 2, et être d'un type semblable au système d'injection 24 des figures 1 et 2. Aussi, seuls les éléments propres au système d'injection 24 selon l'invention sont décrits ci-après et on peut se référer à la description précédente pour ce qui concerne les éléments semblables à ceux des figures 1 et 2.
Comme on peut le voir notamment sur les figures 3 et 4, le système d'injection d'air et de carburant 24 comporte un injecteur central 26 muni d'un nez 26a permettant de pulvériser un flux de carburant C, et un injecteur annulaire périphérique 43 agencé autour de l'injecteur central 26. L'injecteur annulaire périphérique 43 est en particulier un injecteur du type multipoint. Le système d'injection 24 comporte en outre un canal annulaire interne 71 d'admission d'air dans lequel débouche l'injecteur central 26 pour permettre un mélange entre le carburant C provenant de l'injecteur central 26 et le flux d'air Al admis dans le canal annulaire interne 71 pour éviter une trop forte centrifugation des gouttelettes de carburant, et également un canal annulaire externe 30 d'admission d'air, générant un mouvement de giration à la différence du canal annulaire interne 71, pour permettre un enrichissement ultérieur en air de ce mélange et stabiliser la zone de combustion pilote P, ainsi que pour contrôler les structures aérodynamiques de la zone de combustion pilote P dont les zones de recirculation ZRamont et ZRavai décrites plus loin en référence à la figure 5.
Conformément à l'invention, le canal annulaire interne 71 et le canal annulaire externe 30 sont séparés par une paroi annulaire intermédiaire 70 qui s'étend autour de l'injecteur central 26 et qui présente un profil interne 70a convergent.
Plus particulièrement, la paroi annulaire intermédiaire 70 comporte une première portion amont li qui s'étend sensiblement rectilignement selon l'axe central 28 du système d'injection 24, autour de l'injecteur central 26, et une deuxième portion aval l2 qui converge vers l'axe central 28 du système d'injection 24.
La paroi annulaire intermédiaire 70 s'étend en outre le long de l'axe central 28 autour de l'injecteur central 26 puis s'interrompt sensiblement en superposition avec le nez 26a de l'injecteur central 26, de sorte que le flux d'air Al provenant du canal annulaire interne 71 et le flux de carburant C provenant du nez 26a de l'injecteur central 26 se retrouvent mélangés l'un avec l'autre dans une zone à forts gradients pour améliorer la pulvérisation.
La paroi annulaire intermédiaire 70 présente également un profil externe 70b convergent, en vis-à-vis avec une portion divergente de la paroi annulaire 38.
Le canal annulaire interne 71 et la paroi annulaire intermédiaire 70 constituent ensemble un film d'air convergent permettant une carburation plus homogène du cœur de la zone de combustion pilote P.
L'orientation de la paroi annulaire intermédiaire 70 dotée d'un profil interne 70a convergent vers l'axe central 28 du système d'injection 24 peut permettre d'obtenir une injection du carburant C sensiblement perpendiculairement à l'écoulement d'air Al provenant du canal annulaire interne 71.
L'injection du carburant C sensiblement perpendiculairement à l'écoulement d'air Al peut imposer la direction de transport des gouttelettes de carburant C le long de l'axe central 28 vers la zone de combustion pilote P.
Avantageusement, le flux de carburant C est ainsi éloigné de la zone de combustion multipoint M pour mieux alimenter la zone de combustion pilote P.
La figure 5 illustre la distinction obtenue entre la zone de combustion pilote P et la zone de combustion multipoint M. En outre, comme on peut le voir sur la figure 3, le flux de carburant C est alors éloigné de l'écoulement d'air A2 provenant du canal annulaire périphérique 52 (encore appelé la vrille principale).
Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 5, la stabilisation de la flamme au niveau de la zone de combustion pilote P peut nécessiter la présence d'une zone de recirculation ZRamont, proche du nez 26a de l'injecteur central 26, et d'une zone de recirculation ZRavai, située en aval de la zone de combustion pilote P.
La zone de recirculation ZRamont ou ZRavai peut par exemple être générée par le mouvement de giration obtenu des vrilles intermédiaire (canal externe 30) et principale (canal périphérique 52), lesquelles peuvent être dotées d'ailettes obliques 34 et 54 telles que décrites précédemment.
La structure aérodynamique et les zones de recirculation ZRamont et ZRavai autour de la zone de combustion pilote P peuvent être maîtrisées par la présence du canal externe 30 d'admission d'air.
La formation d'un film d'air convergent dans la zone pilote du système d'injection 24, obtenu par la présence de la paroi annulaire intermédiaire 70 dotée d'un profil interne 70a convergent, peut permettre d'obtenir une flamme dans la zone de combustion pilote P suffisamment distincte de l'écoulement principal de la zone de combustion multipoint M pour éviter le figeage des réactions de combustion de la flamme pilote, et une alimentation en carburant depuis l'injecteur central 26 rapide avec une atomisation et une évaporation optimisées. De la sorte, il peut être possible d'améliorer fortement la combustion du carburant et ainsi de réduire davantage le niveau d'émission de substances nocives pour l'environnement.
En référence à la figure 6, on a représenté un deuxième exemple de système d'injection 24 conforme à l'invention.
A la différence du premier exemple de système d'injection 24 représenté sur les figures 3 à 5, le système d'injection 24 de la figure 6 comporte deux canaux annulaires externes 30a et 30b d'admission d'air, superposés radialement l'un à l'autre.
Chaque canal annulaire externe 30a, 30b est respectivement traversé par des ailettes obliques 34a, 34b, destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central 28 du système d'injection 24. Ce mouvement de giration peut favoriser l'apparition des zones de recirculation ZRamont et ZRavai, telles que décrites précédemment.
Avantageusement, le canal annulaire interne 71 n'est quant à lui pas apte à générer un mouvement de giration.
La paroi annulaire intermédiaire 70 comporte en outre une première portion amont li qui s'étend sensiblement rectilignement selon l'axe central 28 du système d'injection 24, autour de l'injecteur central 26, et une deuxième portion aval l2 qui converge vers l'axe central 28 du système d'injection 24.
De plus, la paroi annulaire intermédiaire 70 s'étend le long de l'axe central 28 autour de l'injecteur central 26 puis s'interrompt sensiblement en superposition avec le nez 26a de l'injecteur central 26, comme décrit précédemment.
La présence supplémentaire d'une paroi annulaire 36 à profil interne convergent-divergent, ou encore venturi 36, peut permettre d'améliorer encore plus l'effet obtenu par la paroi annulaire intermédiaire 70 d'évitement des remontées de flamme dans le système d'injection 24.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'injection d'air et de carburant (24) pour fond de chambre annulaire de combustion (10) de turbomachine, comportant :
- au moins deux dispositifs d'injection de carburant parmi lesquels un injecteur central (26) et un injecteur annulaire périphérique (43) agencé autour dudit injecteur central (26), et
- un canal annulaire interne (71) d'admission d'air dans lequel débouche l'injecteur central (26) pour permettre un mélange entre le carburant provenant de l'injecteur central (26) et l'air admis dans le canal annulaire interne (71), et au moins un canal annulaire externe (30 ; 30a, 30b) d'admission d'air pour permettre un enrichissement en air de ce mélange et la stabilisation de la zone de combustion pilote (P),
le canal annulaire interne (71) et ledit au moins un canal annulaire externe (30 ; 30a, 30b) étant séparés par une paroi annulaire intermédiaire (70) s'étendant autour de l'injecteur central (26) et présentant un profil interne (70a) convergent,
caractérisé en ce que le canal annulaire interne (71) est dépourvu de vrille permettant de générer un mouvement de giration.
2. Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi annulaire intermédiaire (70) présente un profil interne (70a) qui converge vers l'axe central (28) du système d'injection (24) de sorte que l'écoulement de carburant pulvérisé par l'injecteur central (26) et l'écoulement d'air sortant du canal annulaire interne (71) soient sensiblement perpendiculaires.
3. Système d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi annulaire intermédiaire (70) comporte une première portion amont (li) s'étendant sensiblement selon l'axe central (28) du système d'injection (24) et une deuxième portion aval (l2) convergente vers l'axe central (28) du système d'injection (24).
4. Système d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi annulaire intermédiaire (70) s'étend le long de l'axe central (28) autour de l'injecteur central (26) et s'interrompt sensiblement en superposition avec le nez (26a) de l'injecteur central (26).
5. Système d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de canaux annulaires externes d'admission d'air, notamment au moins deux canaux annulaires externes (30a, 30b).
6. Système d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un canal annulaire externe (30 ; 30a, 30b) est apte à générer un mouvement de giration, étant notamment traversé par des ailettes destinées à imprimer au flux d'air les traversant un mouvement de giration autour de l'axe central (28) du système d'injection (24).
7. Système d'injection selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit mouvement de giration généré dans ledit au moins un canal annulaire externe (30 ; 30a, 30b) permet de générer au moins une zone de recirculation (ZRamont, ZRavai) autour de la zone de combustion pilote (P) formée par l'injecteur central (26).
8. Chambre annulaire de combustion (10) pour turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système d'injection (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre annulaire de combustion (10) selon la revendication 8.
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